旋塗是旋轉塗抹法的簡稱，是有機發光二極體中常用的製備方法，主要有設備為勻膠機。旋塗法包括：配料，高速旋轉，揮發成膜三個步驟，通過控制勻膠的時間，轉速，滴液量以及所用溶液的濃度、粘度來控制成膜的厚度。電子工業中，基片垂直於自身表面的軸旋轉，同時把液態塗覆材料塗覆在基片上的工藝。
基本介紹
- 中文名：旋塗
- 外文名：spin coating
- 全稱：旋轉塗抹法
- 別稱：旋轉塗覆
- 釋義：依靠工件旋轉時產生的離心力作用
- 優點：易於獲得密度較大的塗層
簡介,塗料,旋塗塗膜厚度,旋塗玻璃法,概況,旋塗玻璃法分類,旋塗玻璃法缺點,
簡介
旋塗（或稱旋轉塗覆）是依靠工件旋轉時產生的離心力及重力作用，將落在工件上的塗料液滴全面流布於工件表面的塗覆過程。
旋塗只適用於在平面狀簡單工件上製備單側塗層，主要用於製備電子束管螢光屏塗層等。旋塗的主要優點是易於獲得密度較大的塗層，塗層厚度比較均勻。
塗料
旋塗用塗料要求有高的延伸率和足夠的抗張強度，以免塗層開裂。
彩電螢光屏依次甩塗綠、藍、紅三色螢光粉時，塗料中粘結劑常用感光膠聚乙烯醇（PVA膠）。乾燥後的塗膜在曝光處理時，通過塗料中增感劑重鉻酸銨（ADO）在光分解反應中所產生的三價鉻離子，促使聚乙烯醇發生光聚合交聯反應，由原來溶於水的線型分子結構轉變為不溶於水的體形網狀分子結構，由此使螢光粉分別固定在所需的相應位置上。未經光輻照反應的塗料則在顯影處理時溶解清除，塗屏的全過程也是光刻工藝的套用實例。在其它光刻工藝的套用中，各種感光膠（或稱光致抗蝕劑）的塗覆也常用旋塗法。
不同規格聚乙烯醇的物理性能見下圖。
不同規格聚乙烯醇的物理性能作為感光膠，聚乙烯醇的聚合度和醇化度愈高，添加重鉻酸銨後對發生光聚合交聯反應的靈敏度也就愈高j但水溶性則以醇化度為88%時最好。實際生產中常用高聚合度的聚乙烯醇，其分子量一般為96000~125000。
聚乙烯醇是水溶性有機粘結劑，水的表面張力較大，因此，配製塗料時常需使用陰離子表面活性劑，以改善潤濕滲透能力?匝粉末介質分散均勻。為了克服陰離子表面活性劑泡沫多的缺點，減少塗層可能出現的起泡和開裂現象，也常混合使用其它非離子表面活性劑。在配製彩電螢光粉塗料時，常用表面活性劑見下圖。
常用表面活性劑旋塗塗膜厚度
旋塗時，塗膜厚度與塗料粘度的二次方成正比，而與工件的旋轉速度的平方根成反比。因此，改變塗料粘度必須兼顧塗層厚度，密度和設備等條件。在使用相同規格韻聚乙烯醇配製彩色螢光粉塗料時，降低粘度可以提高螢光粉和聚乙烯醇的用量比，對提高螢光屏亮度有利。但粘度過低時，·塗層容易起泡，並會發生邊緣厚，中間薄的現象；實際生產中，塗料粘一般為25~30mPa·s。
在旋塗時，由於塗膜厚度與塗料粘度、工件旋轉速度兩者有確定關係，因此，當塗膜厚度有嚴格要求時，對一定粘度的塗料及工件的轉速不得任意改變。
旋塗玻璃法
概況
旋塗玻璃法簡稱SOG（Spin On Glass），是目前普遍採用的一種局部平坦化技術。它的基本原理類似光刻膠旋塗，即把一種溶於溶劑內的介電材料以旋塗的方式塗布在晶片上。因為經塗布的介電材質可以隨著溶劑而在晶片表面流動，因此很容易填入如下圖箭頭所示的凹槽內。
旋塗玻璃法經過適當的熱處理，去除這些用來溶解介電材料的溶劑以後，一種用來填補沉積介電層凹陷區域的平坦化製作就完成了。接下來可以在這層平坦化後的內連線介電層表面上，製作第二層及以上的各內連線金屬層了。
SOG法是以旋塗的方式覆蓋一層液態的溶液，以達到使晶片表面的介電層的“平坦化”的目的。因為SOG經適當加熱之後，將成為1個非常接近予SiO2的物質。因此塗布在晶片表面的SOG不應完全清洗掉（因為它也是一種SiO2），而可以留在晶片表面上，以增加其對階梯結構的平坦化能力。
SOG技術的介電層材料是以溶劑形態覆蓋在晶片表面上，因此對高低起伏外觀的“溝填”能力非常好，可以避免CVD法製作所形成的孔洞問題，目前已經成為一種普遍的介電層平坦化技術。SOG是一種由溶劑和介電質，經混合而形成的一種液態介電層。因為含有SiO2或接近於SiO2結構的材料，再加上本身是以旋轉的方式塗布在晶片表面上，這樣平坦化問題基本上解決了。
旋塗玻璃法分類
現在常用的SOG主要有矽酸鹽與矽氧烷兩種。用來與這些含有Si-O相溶的有機溶劑，主要有醇類、酮類。其中矽酸鹽類的SOG使用時，常摻有磷的化合物，如P2O5，以改善它的物理性質，特別是在防止矽酸鹽SOG層的龜裂方面；至於矽氧烷類的SOG，因為本身含有有機類化合物，如CH3、C6H5。這些有機物質也可以改善這種SOG層的抗裂能力，尤其是在SOG經過加熱處理（固化）以去除本身所含的溶劑時，尤需注意。
旋塗玻璃法缺點
SOG使用時，還有一些缺點：①易造成微粒；②有龜裂及剝落現象；③有殘餘溶劑“釋放”問題。其中的微粒主要來自SOG殘留物。這部分可以依靠工藝及設備的改善而減少。至於龜裂和剝離現象，必須針對SOG材料本身與工藝的改進來避免。如在SOG溶液里，加入適量的有機功能基和雜質，或者減少SOG塗布厚度，以強化SOG對龜裂和剝離抵抗能力。
至於“殘餘溶液釋放”，主要來自未經完全固化的SOG內剩餘溶劑及水氣。這部分可在SOG固化後再增加一道電漿的處理加以改善。SOG製作過程分為兩個過程：一是塗布，二是固化。前者是將SOG均勻地塗布在晶片表面上。後者是以熱處理方式，在高溫下，把SOG內剩餘的溶劑趕走，使SOG的密度增加，並固化為近似SiO2結構。
塗布之後，先經數分鐘的熱墊板固化，以便讓溶劑初步蒸除，並讓SOG中的SiO2鍵進行鍵結。常用熱墊板溫度為80~300℃。為了達到最佳效果，有時使用三個不伺溫度進行。然後，把晶片送人熱爐管內，在400~450℃，進行SOG最後的固化，使得大多數SOG轉換成低溶劑含量的固態SO2。固化以後，其厚度縮減原來的5%~15%左右。
